電廠高位收水機(jī)械通風(fēng)冷卻塔選型技術(shù)

謝麗霖 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目2×600MW 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的主、輔機(jī)用水采用循環(huán)冷卻供水方式，冷卻設(shè)備采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和水-水熱交換器。考慮到發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行需要具備一定的循環(huán)冷卻水，為此2×600MW 級(jí)燃?xì)庋h(huán)發(fā)電機(jī)組總循環(huán)冷卻水量設(shè)計(jì)為93336m3/h。

2 設(shè)計(jì)方案比選

2.1 選型方案比選

2.1.1 常規(guī)單面進(jìn)風(fēng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔（方案一）

結(jié)合廠區(qū)用地情況，本工程將相鄰兩列冷卻塔采用“背靠背”布置方式，進(jìn)風(fēng)方式由雙面進(jìn)風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱蚊孢M(jìn)風(fēng)。其工藝原理主要是凝汽器出來(lái)的熱水通過(guò)循環(huán)水回水管送入塔內(nèi)，自上而下分別經(jīng)配水區(qū)、填料區(qū)和雨區(qū)，與逆向流動(dòng)的空氣進(jìn)行換熱后冷卻，下落至下部冷卻塔集水池，完成冷卻水的收集過(guò)程，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 單塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

在配備機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行的主要能耗來(lái)源于循環(huán)水泵和風(fēng)機(jī)配套電機(jī)的運(yùn)行電耗?？紤]到本方案是集水池地下布置，因此循環(huán)水泵和進(jìn)水前池需地下布置、循環(huán)水泵房為半地下布置。此外，循環(huán)水泵將冷卻水送入配水系統(tǒng)中，其水泵揚(yáng)程較高，運(yùn)行電耗較大；加上冷卻塔下部為集水池，循環(huán)水回水管需布置在冷卻塔四周，但由于回水管較長(zhǎng)，沿程損失較大，從而增加了循環(huán)水泵揚(yáng)程。為了彌補(bǔ)單面進(jìn)風(fēng)模式下冷卻塔進(jìn)風(fēng)面積的減小，保證單面進(jìn)風(fēng)模式下冷卻塔的冷卻效果，本方案還需提升進(jìn)風(fēng)口的高度，以此增大單面進(jìn)風(fēng)面積，使整個(gè)冷卻塔的高度有所提升，配水管高度的提升也增加了循環(huán)水泵揚(yáng)程及運(yùn)行電耗。因此通過(guò)合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化配置，機(jī)力塔采用單面進(jìn)風(fēng)背靠背布置是可以實(shí)現(xiàn)雙面進(jìn)風(fēng)布置同等冷卻效果的。

2.1.2 單面進(jìn)風(fēng)高位收水機(jī)械通風(fēng)冷卻塔（方案二）

高位收水機(jī)力塔技術(shù)是在方案一的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，于填料下方布置收水裝置，同時(shí)取消塔底的集水池。收水裝置包括收水斜板、收水槽和配套支架，固定于填料層的懸吊梁上。該方案技術(shù)工藝原理是凝汽器出來(lái)的熱水通過(guò)循環(huán)水回水管送入塔內(nèi)，自上而下分別經(jīng)配水區(qū)、填料區(qū)和小雨區(qū)，與逆向流動(dòng)的空氣進(jìn)行換熱冷卻后，下落至收水斜板表面，進(jìn)而流進(jìn)收水槽內(nèi)，收水槽將冷卻水匯集至兩塔中間的集水槽內(nèi)，完成冷卻水的高位收集過(guò)程。集水槽與收水槽呈垂直布置，收水槽下沿標(biāo)高高于集水槽上沿標(biāo)高。

本方案布置方式同方案一，集水槽布置在兩塔之間，相鄰兩列冷卻塔共用同一集水槽，不影響塔內(nèi)空氣流動(dòng)和換熱過(guò)程，可減少冷卻塔土建工程量，并保證冷卻塔內(nèi)部有效換熱面積，保障冷卻效果。

考慮到廠界美觀和社會(huì)效益，故本次廠界不設(shè)置隔聲屏障。為滿足廠界噪聲達(dá)標(biāo)，還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行噪音治理模擬研究，并對(duì)南側(cè)靠東面4 個(gè)冷卻塔和北側(cè)靠東面2 個(gè)冷卻塔設(shè)置進(jìn)風(fēng)口消音器，結(jié)合冷卻塔實(shí)際情況，本次推薦選用風(fēng)阻較小的陣列式消音器，在減少進(jìn)風(fēng)阻力的同時(shí)，降低了噪音治理費(fèi)用。而高位收水冷卻塔取消了大雨區(qū)，進(jìn)風(fēng)消音器可布置在塔內(nèi)（見圖2），在減少了占地面積的同時(shí)有利于廠區(qū)美觀。

圖2 進(jìn)風(fēng)口消音裝置塔內(nèi)布置示意

通過(guò)對(duì)冷卻塔設(shè)置進(jìn)風(fēng)消音器進(jìn)行噪音處理，冷卻塔附近的噪音可以降至65 dB（A）以下，其他冷卻塔附近的噪音水平基本控制在70 ～75dB（A）之間，經(jīng)過(guò)噪音治理，廠內(nèi)噪音水平較低。

2.2 技術(shù)比較

2.2.1 工藝設(shè)計(jì)比較

上述兩個(gè)方案從其冷卻塔塔型的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行分析對(duì)比，兩個(gè)方案年平均干球溫度θ為22.4℃，濕球溫度τ為20.06℃，大氣壓力P 為101.20kPa，兩個(gè)方案單臺(tái)冷卻水量q為5850m3/h，水溫降為6.9℃，性能保證工況下的出塔水溫為31℃，年平均氣象條件下的出塔水溫為26℃，風(fēng)機(jī)直徑為10.4m，配用電機(jī)功率250kW，冷卻塔塔型參數(shù)見表1 所示。通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案的工藝進(jìn)行分析，其技術(shù)原理、降溫效果、設(shè)備配置、整體尺寸總體相近。

2.2.2 技術(shù)性能比較

根據(jù)上述兩個(gè)方案的工藝特點(diǎn)，對(duì)其技術(shù)性能進(jìn)行分析比較，具體見表2 所示。從表2 兩個(gè)方案技術(shù)性能對(duì)比分析得知，方案二單面進(jìn)風(fēng)高位收水機(jī)力塔節(jié)電效果顯著，運(yùn)行能耗低，能有效改善冷卻塔區(qū)域的噪音環(huán)境，有利于循環(huán)水泵的安全運(yùn)行；同時(shí)增進(jìn)了廠區(qū)美觀，減少漂滴對(duì)廠區(qū)的影響，從技術(shù)性能角度出發(fā)，比方案一更優(yōu)。

表2 技術(shù)性能比較

2.3 經(jīng)濟(jì)比較

兩個(gè)方案具體的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3 所示。根據(jù)表3計(jì)算，雖然初投資方案二比方案一高806 萬(wàn)元，但方案二節(jié)電顯著，年運(yùn)行費(fèi)用比方案一少316 萬(wàn)元，而初投資增加費(fèi)用不到3a 即可收回。由此可見，方案二的年費(fèi)用值比方案一低193.49萬(wàn)元，說(shuō)明其壽命期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益更佳。

表3 經(jīng)濟(jì)性能比較

3 結(jié)語(yǔ)

在保證相同冷卻效果的前提下，通過(guò)對(duì)某電廠高位收水機(jī)械通風(fēng)冷卻塔選型設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，從兩種方案的設(shè)計(jì)工藝、技術(shù)性能以及經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行分析，方案二單面進(jìn)風(fēng)高位收水機(jī)械通風(fēng)冷卻塔不管是從占地面積、廠區(qū)布置、技術(shù)性能或是年運(yùn)行費(fèi)用等都低于方案一常規(guī)單面進(jìn)風(fēng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，為此，本文推薦某電廠使用高位收水機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。